关键词:
生态服务
水质基准
生态风险
生物可利用性
生物区系组成
时空维度
摘要:
基准/风险研究是环境管理的重要科学依据。我国基准风险研究起步较晚,因地制宜的基准风险研究仍有待大力发展。典型化合物的选择,基准推导所需慢性数据不足,实际区域水化学因子对毒性的影响,和区域生态系统的生物组成比例,因环境暴露数据的时空代表性进行风险识别的不确定性等问题。本研究首先针对太湖的生态服务功能及主要驱动因子变化,结合引起变化的主要环境过程,基于化合物对水生生物的敏感性差异,以2,4,6-三氯酚、铜和氨氮为目标物,针对化合物的研究背景和特点,进行相应实验补充和外推,水化学因子影响、模型比较,并保护区域生物类群组成等因素建立有机物、重金属和常规污染物的基准方法,并以氨氮为例拓展时间、空间维度上的风险研究,对识别出的风险控制经济可达进行评估,期望为科学支撑水质管理体系的基准/风险方法学的提升有所贡献。考虑pH的影响和太湖生物组成推导保护水生生物2,4,6-三氯酚水质基准研究,首先,补充大型溞21d慢性实验,并采用两步外推法,获得鲫鱼、霍普水丝蚓和林蛙蝌蚪三种本土生物慢性数据,参照***五氯酚基准推导方法,利用可获得不同pH条件下4种水生生物毒性数据,获得三氯酚毒性数据与pH关系式:LnWQC=0.926pH-0.7963(R2=0.968),将所有毒性数据校准至pH7.8下,未考虑和考虑太湖水生生物区系,获得考虑太湖生物组成的基准值,基于基准值与毒性数据关系,将2,4,6-三氯酚基准值表述为pH方程。主要结果有,2,4,6-TCP暴露大型溞生长抑制、死亡和产溞抑制等指标中最敏感终点产溞抑制EC10为158.49 μg/L,2,4,6-TCP 毒性数据与 pH 关系式:LnWQC=0.926pH-0.7963(R2=0.968),保护太湖水生生物区系的2,4,6-TCP的基准值表示为pH的关系式为LnCMC=0.926pH-1.077和LnCCC=0.926pH-3.576.当前地表水标准限值为200 μg/L,能保护太湖水生生物免受2,4,6-三氯酚急性毒性作用,但有10.43%的太湖水生生物受2,4,6-三氯酚慢性毒性作用。考虑区域水化学因子对化合物生物可利用性、毒性影响比较水效应比法和生物配体模型推导铜的基准,首先补充5种本土生物实验室水和其中2种生物(大型溞、青鳉)太湖三个代表点位原水毒性数据,并监测生物配体模型所需水样输入参数,分别获得铜的基准值,区域水效应比法和生物配体模型法的基准值。结果显示,生物配体模型推导保护水生生物铜的瞬时急慢性基准值分别为42.83μg/L和26.61 μg/L,而水效应比获得太湖保护水生生物铜的CMC和CCC分别为8.83 μg/L和2.74 μg/L。水效应比法最能反映实际水体毒性大小,包含其他毒性化合物与目标化合物综合作用结果,但对于具体可能影响铜毒性的水化学因子种类不能揭示。而模型方法则能直接揭示水化学因子作用对铜毒性及基准的影响。以常规化合物氨氮为例,开展时空维度的风险研究和风险控制经济可达性分析。首先,识别分子氨是氨氮的主要毒性形态,结合2014年太湖37个点位二月份和九月份两个枯丰水期代表月份的水质参数和氨氮浓度水平,对全湖氨氮生态风险采用熵值法和概率法进行评估,熵值法结果显示,37个点位二月份的急慢性风险熵平均值分别为0.08和0.13,而到九月份上升至2.31和4.05,概率法结果显示二月份整个太湖湖体受氨氮急性和慢性毒性风险的概率分别是0.04%和1.97%,九月份整个太湖湖体受氨氮急性和慢性毒性风险的概率分别是52.37%和92.05%。此外,搜集太湖湖体三个国控断面(宜兴兰山嘴、无锡沙渚和苏州西山)2004年至2015年间每年52周氨氮暴露数据,考虑时间维度,评估三个点位氨氮风险的年际变化。结果表明,近十年来,宜兴兰山嘴处分子氨的年风险概率要高于无锡沙渚和苏州西山处,且慢性风险概率在2007年和2011年达到最大,高达60%,自2013年以来,三个断面氨氮水平得到控制,三个点位的急性概率风险值均稳定在1%以下,慢性概率风险值均稳定在9%以下。基于太湖氨氮风险特征和依托基准标准专项研究成果,对太湖氨氮标准推荐值的经济可达性进行分析,结果表明,为达Ⅱ类标准所需氨氮削减成本5.08千万元,计算获得太湖氨氮削减成本指数小于2.5%,对居民生活影响较小。